风机相似定律妙用

我们工厂里*近装了一部透浦送风机来吸废气,以改善公害问题,但装上去

运转之后,发觉烟雾还是无法除尽,抽气量似乎未达到预定的数值。这部送

风机的规格是:风量=660m 3 /min,静压=300mmAq,转速=1000rpm,使用

100HP四极马达以三角皮带驱动。电工人员曾经量了一下马达所吃的电流,

发觉只吃184Amp,换算一下大约是80HP,我们用的电压是220Volt,l00HP

马达铭牌上所注明的满载电流是230Amp。因此我们工厂的领班就提议增加送

风机的转速,大家一想也有道理,就把马达的皮带轮换成大一点的,把转速

提高到1200rpm。一试转之下,果然抽气效果大增,大家正在庆幸之际,没

想到马达突然冒起烟来,虽然赶快切掉电源,结果马达还是烧毁了,平白损

失了几万块钱。我想请教的是,马达所吃的负载还有20%,我们也就把转速

提高20%,应该没问题才对,马达怎么会烧毁呢?还有,废气我们还是要抽

的,不能放着不管,请问要怎么办才好?

答:
在还没有回答问题之前,我想建议您一件事,下一次碰到这种问题时,在还

没增速以前,*好打个电话先与承包的工程设计公司或送风机制造厂商量一

下。这次如果这样做了的话,这几万元相信是可以不要白花的。

首先,让我把这问题的症结先指出来,透浦送风机所需的马力数并非与转速

成正比,而是成惊人的三次方比变化,所以马达会烧毁。

透浦送风机(Turbo Fan)是属于轮机型(Turbo Machinery)的流体机械,它的作

用是把机械能(Mechanical Energy)转变为流体能(Fluid Energy)。属于上述两

个前提之下的机械还有离心泵、轴流泵、多翼送风机、螺桨式电风扇等。这

些机械的特性都受到下述定律的控制,这套定律就是所谓的相似定律

(Similarity Law)。(在此请特别注意—-凡非属上述两个前提之下的流体机

械,如往复式空气压缩机、齿轮泵、风力机等,皆不可使用此套定律。)

1.

式中,Q:风量,Ps:静压,HP:马力,N:转速,D:机械代表尺寸,

γ:流体比重量。附字1:*部机械,附字2:第二部机械。

在这里必须特别说明的是*部机械与第二部机械必须要相似,也就是两部

机械大小可以不同,但其胖瘦程度要一样。由于两者相似,各部份的尺寸都

成比例变化,所以可以只用一个长度尺寸来代表一部机械的大小,这个代表

尺寸也就是公式中的D。照您所说形,我们可以把转速1000rpm的机械看做第

一部,把转速提高以后的机械看做第二部,而这一部与第二部实为同一部机

械(D 2 = D 1 😉,它们之间当当然然可以说是相似,因此上述公式可以适用。

由公式可知,风量比与转速比成一次方正比,静压比与转速比成二次方正

比,而马力比与转速比成三次方正比。只要利用上述公式就很容易解决您的

问题了。HP 1 = 80HP,而HP 2 = l00HP(希望增速后马达达到满载),又

1 = 1000rpm,此外D 2 = D 1,γ 2 =γ 1 (同样的气体,比重量相等),所需

求的是N 2 =?。将上列数据代入公式后可得:

也就是说,将转速提高到1077rpm后,100HP的马达刚好会达到满载。当

然,这公式的准确性不能说是***的,因为即使流体力学上的性质呈三次方

变化,可是机械损失(如轴承摩擦)等并非以三次方变化,所以不能说是***准

确。但对工业用途而言,这定律是足可信赖的,尤其转速差只有7.7%,您大

可放下心来使用。

以上是公式用在转速变化的情形,除此之外,当机械代表尺寸有所变化(即机

械相似而大小不同)或使用流体不同的场合,皆可利用上述相似定律解决问

题。相似定律的妙用无穷,工厂里遇到各种难题时,它常常会大显身手,希

望大家多加利用。

*后,我想提醒您一件事,在短时间内马达即使超载通常也不应该会烧毁,

可能您的马达未装有电磁开关(Magnetic Switch) 热保护开关或者它已失灵了,因此希望

您先检查一下再使用,以免重蹈覆辙。

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